謝杭冀 韓彬 楊強(qiáng) 王楠

摘要：本文以某農(nóng)村生活污水治理工程為例，詳細(xì)介紹了其工程設(shè)計(jì)方案，處理后尾水排放執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918-2002）一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)。本工程設(shè)計(jì)實(shí)例可為同類項(xiàng)目提供借鑒。

關(guān)鍵詞：? 農(nóng)村生活污水、污水治理、工程設(shè)計(jì)

1前言

農(nóng)村生活污水治理工程的建設(shè)是農(nóng)村居民健康生活和發(fā)展的重要基礎(chǔ)，是鄉(xiāng)鎮(zhèn)建設(shè)的重要基礎(chǔ)設(shè)施之一[1]。農(nóng)村生活污水治理工程的建設(shè)與鄉(xiāng)村振興、農(nóng)業(yè)健康發(fā)展、農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展、環(huán)境治理和保護(hù)密切相關(guān)，既為之服務(wù)，提供保障條件，又可制約其發(fā)展?！秶?guó)務(wù)院關(guān)于印發(fā)水污染防治行動(dòng)計(jì)劃的通知》指出：加快農(nóng)村環(huán)境綜合整治。以縣級(jí)行政區(qū)域?yàn)閱卧瑢?shí)行農(nóng)村污水處理統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一建設(shè)、統(tǒng)一管理，有條件的地區(qū)積極推進(jìn)城鎮(zhèn)污水處理設(shè)施和服務(wù)向農(nóng)村延伸。深化“以獎(jiǎng)促治”政策，實(shí)施農(nóng)村清潔工程，開展河道清淤疏浚，推進(jìn)農(nóng)村環(huán)境連片整治。為滿足 “十四五”發(fā)展要求，遏制和治理農(nóng)村環(huán)境污染，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)性發(fā)展，農(nóng)村生活污水治理工程的建設(shè)已成為一項(xiàng)相當(dāng)緊迫的任務(wù)。作者以某農(nóng)村生活污水治理工程設(shè)計(jì)方案為例，探討農(nóng)村生活污水治理思路。

2治理模式及選擇

村莊生活污水治理有接管處理、集中處理、分散處理三種模式[2]。治理模式的選擇原則如下：

1）因地制宜。應(yīng)根據(jù)村鎮(zhèn)所處區(qū)位、人口規(guī)模、聚集程度、地形地貌、地質(zhì)特點(diǎn)、氣候、排水特點(diǎn)、排放要求和經(jīng)濟(jì)水平等，采用適宜的農(nóng)村生活污水治理模式。

2）接管優(yōu)先?？拷擎?zhèn)且滿足城鎮(zhèn)污水收集管網(wǎng)接入要求的，應(yīng)建設(shè)和完善農(nóng)村污水收集系統(tǒng)，將污水納入附近城鎮(zhèn)污水管網(wǎng)，進(jìn)行統(tǒng)一集中處理。難以接管的農(nóng)村，再考慮建設(shè)農(nóng)村生活污水處理獨(dú)立設(shè)施進(jìn)行就地處理，但是需考慮未來接管的可能性，在管網(wǎng)上預(yù)留接口。

3）分類處理。對(duì)人口規(guī)模較大、聚集程度較高、不具備接管條件的農(nóng)村，宜通過敷設(shè)污水管道集中收集、集中處理生活污水;對(duì)人口規(guī)模較小，居住較為分散，地形地貌復(fù)雜的農(nóng)村，可就地就近收集、分散處理生活污水。

4）循序漸進(jìn)。經(jīng)濟(jì)條件差、居住分散、近期污水采用分散處理的農(nóng)村，要考慮與遠(yuǎn)期集中處理相銜接。有一定經(jīng)濟(jì)條件的農(nóng)村，處理實(shí)施的建設(shè)應(yīng)考慮農(nóng)村發(fā)展規(guī)劃、人口增長(zhǎng)以及遠(yuǎn)期發(fā)展空間等因素。

根據(jù)當(dāng)?shù)叵嚓P(guān)政策文件，結(jié)合本工程的地理位置、地形地貌和地質(zhì)條件以及居民分布情況等，確定本工程采用集中式污水處理工藝。

3設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)

本工程無實(shí)測(cè)進(jìn)水水質(zhì)數(shù)據(jù)，根據(jù)當(dāng)?shù)丨h(huán)保要求確定污水處理站設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)，出水水質(zhì)執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》[3]（GB 18918-2002）一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)進(jìn)、出水水質(zhì)詳見下表。

4工程設(shè)計(jì)

通過對(duì)本工程服務(wù)范圍內(nèi)的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，污水主要由日常生活以及公共衛(wèi)生服務(wù)設(shè)施排放的污水組成，污水中基本上不含重金屬和有毒有害物質(zhì)。同時(shí)由于該農(nóng)村面積較小，人口較少，因此水量較小，且水量水質(zhì)不均勻、不穩(wěn)定，導(dǎo)致污水日變化系數(shù)較大。農(nóng)村污水處理站應(yīng)遵循“三低一少”的原則，即低建設(shè)費(fèi)用、低運(yùn)行管理費(fèi)用、低操作管理需求、二次污染物排放少的新型污水處理技術(shù)。

通過對(duì)各種工藝的適用范圍、處理效果、工程投資，同時(shí)結(jié)合該農(nóng)村的村莊性質(zhì)、經(jīng)濟(jì)情況以及受納水體的水質(zhì)要求，本工程選用一體化生物處理工藝。一體化生物處理工藝在一個(gè)整體的反應(yīng)單元內(nèi)集合了厭氧反應(yīng)、缺氧反應(yīng)、好氧反應(yīng)、沉淀及消毒，其特點(diǎn)有：模塊化組裝，可根據(jù)實(shí)際水量調(diào)節(jié)設(shè)備大小;建設(shè)選點(diǎn)可集中也可分散，大大減少污水主管網(wǎng)及中間泵站的建設(shè)，大幅度降低基建投資;一體化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，污水站土建工程量少，投資少;全自動(dòng)化設(shè)計(jì)，維護(hù)管理技術(shù)低，員工人數(shù)少，勞動(dòng)強(qiáng)度低;抗負(fù)荷能力強(qiáng)，能耗低;反應(yīng)器中微生物處在內(nèi)源呼吸階段，剩余污泥的產(chǎn)生量很少，濃度大，大大節(jié)省了污泥處理、處置費(fèi)用;混合液回流系統(tǒng)與污泥回流系統(tǒng)合二為一組成了唯一的污泥回流系統(tǒng)，工藝流程簡(jiǎn)捷，運(yùn)行管理方便。

根據(jù)本工程相關(guān)規(guī)劃文件，結(jié)合該農(nóng)村常住人口數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)算，確定本工程污水處理規(guī)模為600m3/d。生活污水經(jīng)收集管網(wǎng)排入污水格柵調(diào)節(jié)池，池內(nèi)安裝格柵，除去大顆粒的雜物。經(jīng)格柵處理后的污水在調(diào)節(jié)池內(nèi)充分調(diào)節(jié)穩(wěn)定水質(zhì)后，經(jīng)提升泵提升至一體化生物處理設(shè)備中，在設(shè)備內(nèi)污水依次經(jīng)過缺氧區(qū)、厭氧區(qū)﹑好氧區(qū)﹑及沉淀區(qū)，污水中污染因子被微生物充分降解或與水分離。好氧區(qū)的混合液進(jìn)入沉淀區(qū)后同污泥一同通過氣提回流裝置至缺氧區(qū)，好氧區(qū)出水流入至沉淀區(qū)進(jìn)行固液分離，設(shè)備沉淀池的上清液經(jīng)重力流排放后到達(dá)排水渠口用氯片消毒后達(dá)標(biāo)排放。污水處理站由輔助用房、預(yù)處理組合池、一體化生物處理設(shè)備和出水計(jì)量渠構(gòu)成。

4.1預(yù)處理組合池設(shè)計(jì)

組合池由格柵、沉砂池、調(diào)節(jié)池和貯泥池組成，設(shè)計(jì)規(guī)模Q=600m3/d計(jì)。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，總尺寸：L×B×H=15.0×8.0×4.35m。

① 格柵及沉砂池

格柵主要為攔截漂浮，以保護(hù)水泵和后續(xù)處理設(shè)施的正常運(yùn)行;沉砂池的設(shè)置主要為分離污水中的泥砂，以減少水泵磨損，保證后續(xù)生化處理過程的正常運(yùn)行。設(shè)回轉(zhuǎn)式格柵除污機(jī)1臺(tái)。渠道寬0.8m，柵條間距5mm。潛水式吸砂泵1臺(tái)，Q=10m3/h，H=8m，N=1.1kW。格柵前設(shè)鋼制閘門1臺(tái)，閘門規(guī)格0.4×0.4m。

② 調(diào)節(jié)池

調(diào)節(jié)池的設(shè)置主要為了保證污水進(jìn)行處理前水質(zhì)均勻和水量穩(wěn)定。調(diào)節(jié)池設(shè)計(jì)尺寸：L×B×H=12.1×8.0×4.35m，有效水深1.7m，有效容積V=164.56m3。安裝2臺(tái)潛污泵，1用1備，單臺(tái)潛污泵規(guī)格：Q=25m3/h，H=10m，N=2.2kW。調(diào)節(jié)池設(shè)浮球液位計(jì)，監(jiān)測(cè)集水池水位并按設(shè)計(jì)水位自動(dòng)啟閉潛污泵。

③ 貯泥池

污水處理過程中產(chǎn)生的污泥暫存于貯泥池中，污泥定期采用罐車吸走外運(yùn)處理。貯泥池設(shè)計(jì)尺寸：L×B×H=1.5×1.5×4.35m，有效水深為3.45m，有效容積7.76m3。

4.2 一體化生物處理設(shè)備

本工程考慮到用地緊張的問題，主體處理單元采用一體化生物處理設(shè)備1臺(tái)，處理設(shè)備由厭氧區(qū)、缺氧區(qū)、好氧區(qū)及沉淀池、消毒裝置、設(shè)備間等組成，厭氧區(qū)主要使聚磷菌對(duì)磷釋放，對(duì)混合液細(xì)菌菌群進(jìn)行“選擇”，抑制絲狀菌生成;缺氧區(qū)主要是去除污水中的硝態(tài)氮及亞硝態(tài)氮，好氧區(qū)回流混合液的硝態(tài)氮在缺氧區(qū)中反硝化菌的生物作用下轉(zhuǎn)化為氮?dú)?好氧區(qū)主要去除污水中的污染物質(zhì)（BOD，COD，N，P等），通過好氧條件下的硝化反應(yīng)，將氨氮氧化成硝酸鹽，從中吸收超過其生長(zhǎng)所需的磷的貯存，實(shí)現(xiàn)有機(jī)物的降解;沉淀池主要完成好氧區(qū)出水的固液分離，沉淀池的上清液經(jīng)重力流排放后到達(dá)排水渠口用氯片消毒后達(dá)標(biāo)排放。設(shè)備單臺(tái)處理量為600m3/d，設(shè)備尺寸：L×B×H=12.7×9.3×3.05m，設(shè)備裝機(jī)功率11.5kW。

4.3配套用房設(shè)計(jì)

配套用房平面尺寸：3×9.1m，磚混結(jié)構(gòu)，由值班室和在線監(jiān)測(cè)用房組成。在線監(jiān)測(cè)用房?jī)?nèi)設(shè)置進(jìn)水COD、氨氮，出水COD、氨氮、SS、TN、TP水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)裝置各一套。

4.4出水計(jì)量渠設(shè)計(jì)

出水計(jì)量渠內(nèi)設(shè)置巴氏計(jì)量槽，尺寸：L×B×H=2.0×0.5×0.75m。巴氏計(jì)量槽喉管W=51mm，測(cè)量范圍0.65～47.52m3/h。出水計(jì)量渠安裝明渠流量計(jì)1臺(tái)。

5綜合效益

本工程建成投產(chǎn)后，服務(wù)范圍內(nèi)居民生活污水得到完全收集并處理，每年可減少COD、BOD5、SS、TN、NH3-N、TP排放量分別達(dá)48.18噸、17.52噸、43.8噸、4.38噸、3.3噸、0.66噸，對(duì)保護(hù)流域水質(zhì)及生態(tài)環(huán)境、加快各鄉(xiāng)鎮(zhèn)經(jīng)濟(jì)建設(shè)和發(fā)展新型城鎮(zhèn)、改善旅游環(huán)境和人居環(huán)境、改善人民生活環(huán)境提供了有力保障，社會(huì)效益顯著。

6結(jié)語

針對(duì)某農(nóng)村生活污水的設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)、出水標(biāo)準(zhǔn)以及現(xiàn)場(chǎng)用地情況，采用集中式處理模式，使用“預(yù)處理+一體化生物處理”工藝對(duì)生活污水進(jìn)行處理，尾水執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918-2002）一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)該農(nóng)村集中式污水處理站構(gòu)筑及設(shè)備參數(shù)等進(jìn)行了介紹。本工程建成后具有顯著的環(huán)境效益和社會(huì)效益，本項(xiàng)目的設(shè)計(jì)思路及方案可為相同或類似情況的項(xiàng)目提供了良好的示范和借鑒。

參考文獻(xiàn)

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[基金項(xiàng)目]：湖南省高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)科技創(chuàng)新引領(lǐng)計(jì)劃項(xiàng)目（2020SK2042、2022GK4062）;湖南省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目（2022SK2067）

[作者簡(jiǎn)介]謝杭冀（1993- ），男，湖南長(zhǎng)沙人，碩士研究生，工程師，從事市政給排水設(shè)計(jì)與水處理工藝研究。